尤博文、季明

　　摘　要:南京自來水總公司生產處供水調度中心SCADA系統，采用客戶機/服務器工作環境，集中儲存、靈活管理、查詢迅速；系統基于MS WINDOWS NT4.0操作系統及MS SQL7.0數據庫，運行穩定、安全可靠；系統應用一機雙屏、圖形化窗口等技術，顯示清楚、界面友好。實現了生產數據的實時采集、定時存儲、集中處理、數據發布、遠程查詢和遠程控制的功能。為以后開展優化調度、經濟調度打下堅實基礎，使總公司供水調度水平又躍上了一個新的臺階。
　　關鍵詞：供水調度 監測系統（SCADA） 數據庫

　　供水中心調度是整個供水管網運行的指揮中心，它對城市安全供水及水司的經濟效益都至關重要。目前供水行業已廣泛應用微機調度監測系統（SCADA），對供水管網上各類數據進行采集、加工、處理并以報表或圖形曲線的型式輸出，供有關人員分析使用。我們南京自來水公司的無線微機調度系統94年投入使用至今已連續工作近四萬五千個小時。它曾為總公司的供水調度管理做出了很大貢獻。為了適應管網址及調度水平不斷發展的需要，我們對原系統成功進行了改造，現介紹如下：

一、開發的目標

　　供水調度中心原有的一套“無線微機調度系統”，為個單機單任務監測系統。由于當時計算機技術水平不高，設計時沒有考慮網絡功能，計算機型號為386，運行在DOS平臺上，運行速度慢，數據處理功能較弱等原因，已不能適應今天“優化調度”的要求。為了實現供水管網優化調度的目標，開展高層次的優化調度，我們在對全國幾個大城市水司調研的基礎上，制定了改造計劃和開發目標：建立一個構架在網絡基礎上客戶機/服務器模式的綜合性供水調度實時監測系統。由于新系統的開發是在老系統的基礎上展開的，對老系統中經實踐檢驗行之有效的功能，我們予以全部保留；對老系統不足之處新系統完全克服。

二、 系統功能簡介

　　根據上述開發目標，新系統具有以下功能：
　　（1）能自動巡測和選站遙測供水網中所有分站的監測量，主要有各水廠的出水壓力、出水濁度、出水余氯、出廠水量、用電量、清水池水位、長江水位、二泵房臺時和各管網測壓點壓力。
　?。?）將上述供水物理量通過一機雙屏的形式分別顯示在計算機的兩個屏幕上，每2分多鐘顯示涮新一次，每15分鐘的數據送入服務器數據庫存盤。并定時向總公司企業網送數。
　?。?）在超寬模擬屏上實時顯示各水廠出水壓力、二泵房水泵開關狀態、所有測壓點的管網壓力。
　?。?）具有越限報警查詢功能，用戶可自行設置各輸入量報警上下限，一旦發生數值越限，即在計算機顯示器上顯示相應報警指示。并可查詢歷史報警記錄。
　?。?）打印各類月報表和日報表。
　?。?）可根據需要對各數據進行統計、修正、分析。
　?。?）具有數據濾波功能，可自動濾除濁度、余氯數據內非正常干擾脈動值。
　?。?）通過表格、曲線、直方圖、棒圖、餅圖等顯示方式對歷史數據進行查詢分析。
　　（9）有泵站遙控功能，可遠程操作增壓站開停，為以后實現增壓站無人值守作準備。
　　（10）具有遠程查詢功能，可通過電話撥號上網查詢各水廠、測壓點數據。

三、系統構成與運行

　　整個系統由一個主站、七個水廠分站、二十七個管網測壓點分站組成。采用233MHZ超短波組網通訊。
　　1、主站
　　主站是整個系統的核心，硬件通過交換機連接兩臺服務器、五臺工作站及其他附屬設備構成100M以太網，采用客戶機/服務器工作環境，集中儲存、靈活管理、查詢迅速；操作系統基于MS WINDOWS NT4.0，采用NTFS格式的文件系統和MS SQL7.0數據庫系統，運行穩定、安全可靠；運行軟件選用Intouch 7.1工控軟件組態和自行開發的VB、VFP應用軟件相結合的方法，并應用一機雙屏、圖形化窗口等編程技術，界面友好、顯示清楚。實現了生產數據的實時采集、定時存儲、集中處理、數據發布、遠程查詢和遠程控制的功能。
　　2、分站
　　分站是系統的基礎，主要完成對現場數據采集和轉換，累計量的累加，并將這些數據按照通信規約傳給公司調度室。分站硬件由各種傳感器和終端組成。終端除由原來的單片機測壓點和水廠終端外，這次改造還新增SIMENS--700測壓點終端和AB-SLC水廠及泵站終端。這些以PLC為控制單元、輸出輸入單元的終端，因其集成度高，工作穩定，技術成熟等優點，整體性能優于原單片機終端。
　　3、系統工作流程
　　通訊工作站通過電臺不間斷的采集各水廠、泵站、測壓點的實時生產數據分別在計算機和模擬屏上顯示。通訊工作站每15分鐘存儲一條記錄到數據服務器SERVER1上的數據庫中；調度員每天通過調度管理工作站訪問數據庫，審核前一天的生產數據，并匯總產生報表；審核過的數據庫按照不同用戶訪問需求轉換成相應格式存儲到數據服務器DDSERVER上，并通過網頁等形式送上企業網或提供遠程訪問。
　　4、系統維護管理
　?。?）、設備備份：
　　由于供水SCADA系統的實時性，其服務器和通訊工作站需要24小時不間斷運行，出現問題必須及時恢復，因此采用主域控制器（SERVER1）與備份域控制器（DDSERVER）相互備用；備用工作站（PC2）同時備用通訊工作站（PC1）和維護工作站（PC0）。軟件設計時也考慮了故障期間的解決方法，當數據服務器暫停時，通訊工作站將采集數據臨時存放在本地，待恢復后再向數據服務器發送，從而確保任一微機癱瘓不影響系統正常運行。
　　（2）、數據備份：
　　生產數據集中保存放于主服務器（SERVER1）中；查詢數據庫放于查詢服務器（DDSERVER）中；服務器暫停時，生產數據臨時存放于通訊機（PC1）中。
　　為避免系統故障造成生產數據丟失，使用SQL SERVER7.0自動化任務，定期備份SQL數據庫，用不同存儲介質保存兩份，年歷史數據刻錄到光盤保存。
　　備份策略：使用自動化備份任務，每周五完整備份，每天增量備份，每4小時事務日志備份。
　?。?）、安全管理：
　　主站局域網中只有查詢服務器（DDSERVER）允許外部共享，可以分別通過MODEM池和公司企業網訪問。為保證系統安全性，采用了NT域用戶管理和SQL SERVER用戶認證，給用戶分配密碼，根據不同需求加入調度組、儀表組、遠程訪問等用戶組，分配數據庫、WEB頁、文件等訪問權限、定期修改密碼等安全策略。

四、數據庫的設計

　　確定數據庫結構在整個系統設計中占有極重要的位置，設計者必須根據用戶工作需要巧妙構思。根據供水調度管理的特點和本單位工作實踐，我們對系統的數據庫進行如下策化：
　　1、主數據庫
　　該數據庫根據建在主服務器（SERVER1）上，用來存貯通訊工作站通過電臺采集各水廠、泵站、測壓點的實時生產數據。共有兩個庫：
　?。?）、通訊工作站應用程序數據庫。主要按Intouch 應用程序的格式要求存貯各類TagName量的信息。使用通訊工作站應用程序中的查詢模塊可對數據進行查詢。
　?。?）、供水調度主數據庫（DDDBF）。通訊工作站每十五分鐘將從供水網上采集來的實時數據存入該數據庫，使用管理工作站上的“調度管理系統”可對其數據進行各種操作。
　　2、查詢數據庫（DDDBF2）
　　該數據庫建在查詢服務器上，結構完全與主服務器上的DDDBF數據庫，數據是由SQL的發布而得。作為DDDBF的副本，提供總公司企業網和遠程撥號查詢。

六、主要程序簡介

　　1、通信程序
　　該程序運行在通信工作站上，主要完成對遠方各終端的數據采集及通信功能，并將采集的數據送給Intouch 應用程序，同時能接收INTOUCH程序發來的定站、巡站、初始化、遙控等命令，控制遠方各終端的操作；將壓力參數、開停泵狀態、閥門狀態送給模擬屏。
　　2、Intouch程序
　　運行在通信工作站上，將通信程序傳來的數據實時的在計算機的雙屏顯示器上顯示，顯示的畫面有測壓點參數表、水廠泵站參數表、工藝流程圖、平面圖等?？蓪νㄐ懦绦蜻M行定站、巡站及遙控設置及模擬屏、閥門控制；可自行設置各模擬量的上、下限，一旦發生越限，顯示屏幕上顯示相應報警指示，將報警請求存盤；能自動將各類有效的輸入量數據送至調度中心主服務器和查詢服務器數據庫，模擬量每15分鐘存一次盤，累計量每小時整點存盤一次，開關量有變化時存一次，以供歷史查詢之用。該程序是一個主控程序，可以調用其它外部應用程序。
　　3、查詢、報警程序
　　這些程序運行在WIN NT4.0操作系統下，用VB5.0編制而成，由Intouch 調用。主要完成對模擬量、累計量、開關量和歷史報警記錄的歷史查詢和打印。
　　4、調度數據庫管理系統
　　該系統在調度管理地工作站上運行，作為供水調度的主要工具，該系統是緊密聯系供水調度的實際，充分考慮我公司傳統工作經驗，用VFP開發的程序。它以友好的界面，為調度管理人員提供決策依據。調度員使用它可對主服務上的DDDBF數據庫進行編輯、修正、統計等操作。根據調度人員的指令該程序能自動對出水濁度、余氯等參數進行濾波，排除干擾，并自動打印各類日報月報。利用該系統還可以表格、圖形和曲線的型式對數據庫中的數據查詢。
　　5、企業網遠程查詢系統
　　該系統在企業以太網內客戶端運行，可對查詢服務器上數據進行查詢，界面基本同上。
　　6、遠程撥號查詢系統
　　運行在水廠等用戶計算機上，操作系統可以是WIN NT4.0、WIN95或WIN98，通過遠程撥號網絡查詢調度中心查詢服務器上的有關數據。用VB、VFP編制，使用時將調度中心查詢服務器上的數據一次下載到本地計算機的數據庫中，然后進行查詢和打印，這樣可以節省通信費用。
　　南京水司SCADA系統改造后于2000年1月6日起開運行。新系統與老系統相比，性能穩定可靠，刷新周期從原來的15分鐘提高到現在的2分多鐘，解決了老系統有時“死機”的現象，成為調度中心工作中不可缺少的調度手段。例如：我們的調度管理員通過使用該系統，對竹林增壓站及相關測壓點的歷史和3有關數據進行對比分折，發現該站供水區域由于管道閥門開關不合理，造成打循環水的現象。糾正后節約了大量電能。再例如：新建成的城北水廠的投產并網中。為了保持供水網正常運行狀態，避免大水廠并網對管網的沖擊，需要根據幾個測壓點的壓力精確控制城北水廠出水流量，同時減少相鄰水廠的流量。由于SCADA系統兩分多鐘就刷新一遍數據，有關人員能及時掌握管網運行情況，使得這次試車順利進行，確保了試運行期間的居民用水。
　　綜上所述，南京水司SCADA系統的成功建設，實現了供水網生產數據的實時采集、定時存儲、集中處理、數據發布、遠程查詢和遠程控制的功能。為以后開展優化調度、經濟調度打下堅實基礎，使我公司供水調度水平又躍上了一個新的臺階。